【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷進(jìn)步,環(huán)境中出現(xiàn)了大量有毒有害的污染物,如重金屬、持久性有機(jī)污染物等。因此分析和檢測(cè)環(huán)境中污染物質(zhì)的種類、成分、含量以及化學(xué)形態(tài)等已成為環(huán)境分析化學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容。傳統(tǒng)的檢測(cè)手段主要有色譜法、原子吸收光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、生物芯片技術(shù)、電化學(xué)方法以及免疫學(xué)方法等。但是這些傳統(tǒng)的方法存在檢測(cè)過(guò)程繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng)、花費(fèi)高等缺點(diǎn),很難實(shí)現(xiàn)有效、快速的分析檢測(cè),且環(huán)境中的分析檢測(cè)對(duì)象往往是微量、痕量的離子和分子,還具有空間性和時(shí)間性,因此對(duì)分析方法的要求越來(lái)越高。而熒光分析法以其靈敏度高、選擇性好、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)近年來(lái)在環(huán)境分析領(lǐng)域得以迅速發(fā)展。本文構(gòu)建了不同類型的銅納米顆粒(CuNPs)熒光傳感器,并以用于對(duì)環(huán)境和人類健康有重大影響的Hg~(2+)、Fe~(3+)和苦味酸(PA)的靈敏檢測(cè)為目標(biāo)做了初步的研究與探索。主要包括以下三方面的內(nèi)容:(1)以D-青霉胺(DPA)為模板,抗壞血酸為還原劑合成的DPA-CuNPs作為熒光探針靈敏地檢測(cè)Hg~(2+)。CuNPs的制備實(shí)驗(yàn)是在避光條件下進(jìn)行的,且可能由于金屬銅和DPA上的巰基配體之間的電荷轉(zhuǎn)移,合成的DPA-CuNPs是聚集態(tài)的,發(fā)射紅色的熒光。Hg~(2+)加入到DPA-CuNPs溶液中時(shí),嗜金屬性的Hg~(2+)與DPA-CuNPs上的Cu易發(fā)生結(jié)合生成復(fù)合物,從而破壞DPA上的巰基與Cu的結(jié)合力,導(dǎo)致聚集態(tài)的DPA-CuNPs發(fā)生分散,從而致使熒光猝滅,基于此現(xiàn)象,實(shí)現(xiàn)對(duì)Hg~(2+)的檢測(cè)。同時(shí)也對(duì)實(shí)驗(yàn)體系的合成比例、反應(yīng)時(shí)間和pH值等實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,在最優(yōu)條件下,考察DPA-CuNPs對(duì)Hg~(2+)濃度的線性響應(yīng)以及方法的選擇性,該方法對(duì)Hg~(2+)濃度的檢測(cè)限為32 nM。據(jù)此,構(gòu)建了測(cè)定Hg~(2+)的新方法并用于實(shí)際水樣品中Hg~(2+)含量的檢測(cè),并獲得令人滿意的結(jié)果。(2)利用簡(jiǎn)單的一鍋法,以L-組氨酸(L-His)為模板,抗壞血酸為還原劑合成的L-His-CuNPs為熒光探針實(shí)現(xiàn)高效、靈敏地檢測(cè)Fe~(3+)。作為一個(gè)帶有空d軌道的順磁性過(guò)渡金屬離子,Fe~(3+)能夠通過(guò)能量或電子轉(zhuǎn)移淬滅鄰近熒光團(tuán)的熒光。而且,Fe~(3+)具有較高的熱力學(xué)親和力,能快速螯合胺基上的氮原子,拉近了鄰近的L-His-CuNPs的距離,從而分散性較好的L-His-CuNPs會(huì)發(fā)生團(tuán)聚,造成熒光猝滅,由此構(gòu)建了檢測(cè)Fe~(3+)的新方法,并實(shí)現(xiàn)對(duì)自然水樣中Fe~(3+)的分析測(cè)定。此外,將具有強(qiáng)螯合性的EDTA溶液加入到L-His-CuNPs與Fe~(3+)的混合溶液中后,發(fā)生了熒光恢復(fù)現(xiàn)象。由此推斷,Fe~(3+)和L-His-CuNPs之間的相互作用比較弱,EDTA通過(guò)與Fe~(3+)競(jìng)爭(zhēng)打破了Fe~(3+)與L-His分子中氨基上的氮原子的結(jié)合力,從而熒光得以恢復(fù)。同時(shí)也對(duì)實(shí)驗(yàn)體系的合成比例、反應(yīng)時(shí)間和pH值等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,在最優(yōu)條件下,考察L-His-CuNPs對(duì)Fe~(3+)濃度的線性響應(yīng)以及方法的選擇性,該方法對(duì)Fe~(3+)濃度的檢測(cè)限為82 nM。據(jù)此,建立了測(cè)定Fe~(3+)的新體系并用于實(shí)際水樣品中Fe~(3+)含量的檢測(cè),得到了較好的結(jié)果。(3)通過(guò)刻蝕法制備熒光CuNPs實(shí)現(xiàn)PA的創(chuàng)新檢測(cè)。首先以檸檬酸三鈉作為模板,硼氫化鈉作為還原劑,合成無(wú)熒光的尺寸較大的銅納米晶。然后利用谷胱甘肽(GSH)將銅納米晶刻蝕后制得發(fā)射藍(lán)色熒光的尺寸較小的水溶性CuNPs。制得的CuNPs在水介質(zhì)中具有良好的穩(wěn)定性,且展現(xiàn)出較廣的pH范圍的響應(yīng)能力,其熒光強(qiáng)度會(huì)隨著pH的升高而明顯增強(qiáng)。此外,可能是由于PA和CuNPs之間的內(nèi)濾效應(yīng),合成的CuNPs的熒光能被PA有效猝滅,而其它結(jié)構(gòu)類似的化合物和硝基爆炸物幾乎不能猝滅CuNPs的熒光。因此,所制備的CuNPs熒光探針能在水溶液中實(shí)現(xiàn)PA的特異性和靈敏檢測(cè),該方法對(duì)PA濃度的檢測(cè)限為65 nM。據(jù)此,發(fā)展了測(cè)定PA的新方法并用于實(shí)際水樣品中PA含量的檢測(cè),得到了滿意的結(jié)果。
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【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O657.3;TP212;X830

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉清明;周德璧;山本雄也;市野良一;興戶正純;;NaBH_4的水性還原法制備納米銅顆粒(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2012年01期

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本文編號(hào)：2258474